美国南卡罗来纳州洪水事件中某业主应急行动计划成功案例

美国·Meghan Caldwell，Hope Walker，Mitch Turner

（1.Black&Veatch公司；2.斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区）

0 引言

2015年10 月，美国南卡罗来纳州的大坝安全工作和防洪基础设施经历了一场考验，因为南卡罗来纳州发生了连续5日、创记录的大暴雨。南卡罗来纳州经历了惨痛的洪灾，49座州管理的大坝发生失事，1座联邦负责管理和许多未纳入管理的大坝也发生了失事，没人想到会造成如此严重的后果。在溃决的49座大坝中，其中24座大坝为重大风险（II类）或高风险（I类）大坝，南卡罗来纳州健康和环境控制部（Department of Health and Environmental Control，DHEC）要求制订应急行动计划。联邦应急管理署（Federal Emergency Management Agency，FEMA）制订的分类标准如下：（1）潜在高风险——大坝失事极可能造成人员死亡；（2）潜在重大风险——大坝失事可能不会造成人员死亡，但可能会造成经济损失、环境破坏、救生设施破环或影响人们关注的其他方面。

根据2013年版《美国大坝清单》，全美共有超过87 000座大坝，其中约1/3为若发生失事则会对生命和财产造成高风险或重大风险的大坝。根据2015年的数据，州管理的全部潜在高风险大坝中，约有75%已制订了应急行动计划，这是过去20年中取得的实质性进展，但仍有大量高风险大坝未制订应急行动计划。美国联邦应急管理署认为，许多州政府负责管理的大坝缺乏应急行动计划是全国应急准备中的一项缺陷。另外，全美多个州无权要求存在潜在高风险或潜在重大风险的大坝业主制订应急行动计划。由于缺乏全国性的规范以及仅限于各州州内的执行实践，因此，公众教育，特别是让大坝业主明白制订应急行动计划的重要性就显得非常关键。

2015年10 月发生的暴雨事件是美国近代历史上影响最大的暴雨事件之一，引发了南卡罗来纳州内许多水利行业人士关注其大坝安全项目的功效。斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区是位于南卡罗来纳州斯帕坦堡县的一本土供水机构（见图1），宣称自己已走在了应急计划的前列。2015年发生洪水时，水区为其供水水源制订应急行动计划，在公众保护方面具有前瞻性。发生洪灾时，水区已完成了两个综合性的应急行动计划，且正在制订第三个应急行动计划。

文章介绍了斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区制订应急行动计划的过程概况，强调与各个州机构、县机构及各利益相关方共同合作的重要性，以有效降低影响、改善本地和全州的应急准备情况。另外，文章还着重展示了斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区如何将应急计划的基本原理应用于两座大坝以制订应急行动计划，并介绍了如何吸取南卡罗来纳州的经验来完善应急行动计划，使之在美国全国范围内更为普及。

图1 斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区示意图Fig.1 SJWD water district map

1 应急行动计划背景

应急行动计划的主要目的是在大坝发生失事时，降低与人员生命损失和财产损失相关的风险，并且还要提升大坝安全意识。另外，应急行动计划还包含以下目的：

（1）辨识出潜在紧急情况和应急管理机构；

（2）详细规定需事先部署的行动并明确责任；

（3）记录应急通知流程；

（4）提供大坝失事洪水淹没图。

应急行动计划文件的使用者是大坝业主和其他文件持有人（关键的应急响应个人等），以在大坝出现反常或紧急情况时提供详细的指导。大坝业主之外的利益相关方也能获取应急行动计划，帮助其理解事件的类型和严重性、他们会以何种方式牵涉其中以及期望他们承担的责任。通过其他关键利益相关方的参与，应急流程可更加普及，并加强大坝安全意识、提升应急行动计划的效率。公众意识和应急准备的加强可拯救生命和财产。

斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区采用聚焦利益相关方的方法来制订应急行动计划，与传统方法相比，其可促进更有效的对话，因此，除业主和咨询机构之外，还包含了其他各方的投入，提供了来自其他重要应急响应管理人员的建议。许多大坝业主制订应急行动计划时可能仅限于内部员工，不会利用外部咨询机构，在这种情况下，这位工程师或技术人员之外的其他人的投入非常关键。图2展示了这一协作型的方式。利用各利益相关方，在应急行动计划制订过程中激发重要的对话，可帮助形成更全面、更有针对性的应急行动计划，与州内其他关键机构的协议相对应，以使该应急行动计划更具可行性。

图2 采用聚焦利益相关方的方法制订应急行动计划Fig.2 Stakeholder focused approach to EAP development

2 应急行动计划的文体结构

目前，南卡罗来纳州并未对大坝应急行动计划的具体格式作出要求，因此，斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区制订的应急行动计划中整合了来自一些标准格式中的最有用的方面，包括渔业和野生动物服务、联邦应急管理署《大坝安全应急行动计划联邦导则》和自然资源保护服务。

斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区制订的应急行动计划包含以下五个主要方面，大致包括以下各类信息：

第一节：前言部分——包括对应急行动计划制订过程的概述、对修订情况的追踪和大坝概览图表。

第二节：发现紧急事件并确定其等级——确定紧急事件工况，发现紧急事件并确定其等级以及应急管理机构应扮演的角色和应承担的责任。

第三节：通知和沟通——包括内部通知流程图和外部沟通导则。

第四节：预期的行动——针对反常或紧急事件布置预案行动。

第五节：终止及后续——描述事件终止责任和后续的程序。

应急行动计划另外还包括几个附录，其中包括一些附加信息，比如预警和疏散责任、包括下游利益相关方的洪水淹没地图文件、之前应急行动计划相关的活动日志、概略的应急行动计划培训、定期审核和修订、应急行动计划发放、重要的联系信息、术语表和其他补充信息。图3展示了应急行动计划前言页中典型的大坝概略示意图，以帮助所有用户理解常见的大坝相关术语。并非所有的应急响应人员都熟知大坝的技术术语，因此，每份应急行动计划都准备其各自的大坝概略示意图是非常重要的。

斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区在其应急行动计划中使用了颜色编码，如图4所示，这些颜色都是被各种组织广泛接受的。另外，还采用相应的颜色和对应颜色的纸张将各等级事件的应急行动计划制成表格，事实证明，这对快速参考有益。事件等级术语和对应的颜色区分如下：

（1）事件等级1——反常事件，缓慢发展（绿色）；

图3 应急行动计划中典型的大坝概略示意图Fig.3 Dam overview schematic typically included in an EAP

图4 应急行动计划中紧急事件发现后的流程图Fig.4 EAP event detection flow chart

（2）事件等级2——紧急事件，快速发展事件（黄色）；

（3）事件等级3——紧急事件（红色）。

斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区制订的应急行动计划中，在紧急事件识别和等级确定阶段，特别注重对紧急事件条件的界定和对各自等级的定义。发生在南卡罗来纳州的暴雨事件促使许多大坝业主、工程师和应急安全人员整合了比之前的应急行动计划中更大的安全系数和更低的行动启动等级。

在制订应急行动计划过程中，利益相关方的参与是有益的，但其中并不包括外部机构或组织的响应协议。应急行动计划制订目的是帮助大坝业主应对反常或紧急情况，对于紧急事件，外部机构有自己的内部操作流程，应急行动计划的内容不应与涉及其中的其他组织的协议相冲突。聚焦利益相关方的方法包含来自这些组织的人员，从而帮助避免产生相互冲突的应急条款。另外，应急行动计划应分发给这些参与的机构并由其审核。

在应急行动计划编制完成后，要保持其有效性和实用性，定期审核和修订非常关键。若不对发生的变化（如人员联系信息或设施的更新信息）进行持续更新，应急行动计划会变得过时和无效。

3 应急行动计划的制订——梯级大坝

意识到应急准备的重要性后，考虑到影响重大的暴雨事件，斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区主动把工作向前推进了一步，为两座梯级大坝制订了联合应急行动计划，即库利湖大坝和北泰格尔水库大坝。该应急行动计划的目的是，基于最近发生的破记录的降雨事件而得出的最新方法，在发生大坝溃决失事时，降低人民生命损失和财产损失的风险，其中包括了多座大坝溃决失事的影响和过程。斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区财产和风险管理总监为两座梯级大坝的应急行动计划的制订工作付出了很多努力，他对这一方法的成功做如下评价：“虽然我们不能控制人们在何处建设家园，但真正认识到潜在受影响的人是至关重要的。联邦应急管理署给出了联邦应急管理署的洪泛平原，但这不是发生溃坝失事时的淹没区域”。

有效的淹没地图：对大坝进行溃决分析，以确定洪水淹没边界，可用于大坝业主的应急行动计划中。保持洪水淹没地图简单易懂是非常重要的。图5是一洪水淹没地图示例，其中标出了关键的组成内容。

鉴于下游河道系统的复杂性，当进行溃坝分析时，存在许多挑战。需整合洪水波建模模拟的一些因子，其中包括：穿过结构物的道路的数量和类型、洪泛平原陆地使用特征、要求建模模拟的范围、其他可能蓄水的建筑物、潜在淹没区域中房屋的密度。

斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区为北泰格尔水库（下游大坝）和库利湖（上游大坝）制订应急行动计划时，对其进行了梯级大坝溃坝分析。北泰格尔水库溃坝洪水淹没地图分析中包含了库利湖大坝同时发生溃坝的情况、来自北泰格尔水库的洪水波曾达到过库利湖水库的最高水位。对这种二次溃坝进行了建模模拟，模拟范围扩展至北泰格尔水库下游约21英里，包括9座桥梁。

图5 洪水淹没地图示例Fig.5 Example inundation map

利用美国陆军工程师兵团（U.S.Army Corps of Engineers，USACE）水利工程中心的水利建模模拟系统（Hydrologic Engineering Center's Hydrologic Modeling System,HEC-HMS）程序，来确定北泰格尔水库流域和其周边子流域的径流过程线。模型中包含了周边的子流域，以解释剩余的降水量。美国陆军工程师兵团水利工程中心的河道分析系统程序（Hydrologic Engineering Center's River Analysis System,HEC-RAS）中采用了水利建模模拟系统程序得出的入流洪水波过程线，程序中的不恒定元素被用于确定大坝下游的水面情况。

对晴天溃坝的情况，河道分析系统程序中使用了溃坝模拟选项以及合理的72 h可能最大洪水溃坝。分析中还包括了由导致可能最大洪水的暴雨事件引发淹没，而未发生溃坝的工况。根据这些分析结果，对发生溃坝和不发生溃坝的情景中的淹没水位进行了比较，以确定处于危险中的家庭、道路交叉口的洪水深度、洪水波的到达时间、峰值速度、峰值流量以及建模模拟分析需覆盖的下游范围。同时，必须利用可用的最佳数字高程模型获得准确的断面信息和洪水淹没水位。

应急行动计划中的溃坝分析包含多种影响结果的因子。要保证辨识出了适当的信息并将这些信息传递给了应急行动计划的使用者，与大坝业主和监管者的协调是非常重要的。洪水深度、到达时间和最高洪水淹没水位都在鸟瞰图中清晰表示出来，并标识出了范围界线，这些都是有效的应急行动计划中要求必须有的部分信息。

4 协作的方法

利益相关方的参与不仅对应急行动计划的制订过程非常重要，对有效执行计划也非常关键。应急行动计划是一份有价值的文件，但若利益相关方不知道或不熟悉流程，在实际紧急情况发生时，应急行动计划就不能发挥其应有的作用。最有效的应急行动计划是采用互动方法产生的，可使大坝业主和其他负责公共健康和安全的机构提前考虑并就困难情况进行讨论。通过实际培训和强化演习对该方法的实用性进行测试，对关键应急响应方和公众安全机构来说，这为其提供了一个机会，可参与其中，协助发现和改进应急行动计划中所有的潜在问题、前后不一致或其他薄弱环节。

斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区与当地的消防部门一起进行了演习，这是该项目的必要组成部分之一。在此过程之前，消防局长并未意识到淹没区的范围以及溃坝到底会造成多大的影响。采用迭代接近法可保留灵活性以保证应急行动计划对用户的有用性，并为支持系统（如消防局、应急管理协调方、州大坝安全机构、国家气象局等）提供必要的信息。

斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区财产和风险管理总监Mitch Turner认为，应急行动计划轻松应对了某些混乱的状况，在灾难事件中，它帮助人们聚焦在计划上并自始至终遵循该计划。

5 结语

应急行动计划的目的是，根据针对性的险情确认标准，在大坝发生紧急情况时为其提供详细的指导。就应急准备来说，前瞻性是非常重要的，因此，制订应急行动计划的最佳时机是在没有紧急情况的时候。情况严峻时，快速的响应时间是关键，阅读写满了各种详细信息的冗长的文档是不切实际的，因此，大坝应急行动计划应该是简单的，尽可能容易理解，只包括最必要和最相关的信息。此外，大坝应急行动计划应该方便浏览，提供笔记本型选项卡和对应的彩色纸张已被证明有利于斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区的快速参考。

利益相关者的参与对于制订一套有效的应急行动计划并有效执行有着重要作用。训练演习可让各方参与对话，加强凝聚力和组织之间的熟悉度，让大家更好地理解各自扮演的角色和承担的职责。有一点需要强调：虽然应急行动计划是一本基础的安全资料，也是主要的应急资源，但它并不是一个包罗万象的文档。它不包括详细的疏散程序、大坝的详细图纸或任何运行维护程序。

2015年那场前所未有的暴雨事件促使南卡罗来纳州的领导人更密切地关注他们的大坝安全项目。斯塔特克斯-杰克逊-韦尔福德-邓肯水区应用应急规划的基本原理，为两座梯级大坝制订了应急行动计划。这种主动思考认识到了大坝的溃决失事并不总是一个独立的事件，它往往会导致后续一连串的失事。